5月2日，Nature系列顶级刊物《自然生物技术》在线发表，来自河北科技大学生物科学与工程学院青年教师韩春雨副教授“DNA-guided genome editingusing the Natronobacteriumgregoryi Argonaute”的重大原创性论文。文章瞬间刷爆微信朋友圈，这里面有两层原因，其一，该项新的基因编辑手段对目前热火朝天的CAS9技术提出了挑战；其二，领导该项研究的青年老师所在的单位和个人基本上籍籍无名。

到底这个研究为什么会有这样大的轰动，可以说一直关注生物医学进展的本人这次缺乏敏感性，今天早上才好好阅读这篇文章，因为分子生物学技术不是内行，只能看个大概。庆幸的是，文章写的比较通俗易懂，根据个人初步阅读理解，转告大家。

当今CAS9技术是利用RNA作为目标导向的基因编辑技术，存在一定问题，例如容易脱靶等，所以许多科学家都挖空心思地改造这个技术。Argonautes是研究了很长时间的一种酶，主要是作为调节RNA干扰系统所谓沉默复合体的有关研究。这个酶和CAS9有共同的生物学作用，也是对抗外源基因表达。不同的是CAS9只能依靠RNA作为指导，Argonautes不仅能依靠RNA也能依靠双链DNA。Argonaute有效地利用单链脱氧核糖核酸为介质精准地切割基因组靶点，这一现象最早是由荷兰瓦赫宁恩大学的约翰-范德欧斯特研究组发现。

何不利用这个特点，设计成能用DNA作为指导的新型基因编辑技术，不好的消息是，已经发现的Argonautes （Thermus thermophilus(TtAgo) 或Pyrococcus furiosus (PfAgo)）利用DNA的酶需要在65度以上才能发挥作用，这无法实现在活体细胞中编辑的目的，显然只要克服这个缺陷就可以实现目的。韩老师的基本思路是从蛋白质库中找存在类似功能序列的蛋白质，他们利用已经发现的Argonautes作为线索，通过PSI-BLAST技术附和前面两个酶特定氨基酸序列特征，尝试找到能在体温37度左右条件下工作的新酶，就是haloal­kaliphilic archaebacteriumN. gregoryi SP2 (NgAgo, protein identifier AFZ73749.1)。于是运气来临，使用这个酶设计出的利用DNA位导引的基因编辑系统，确实能结合双链DNA并靶向切割，当然少不了对这些切割的特点进行分析，例如需要磷酸化末端修饰什么的特征。然后继续研究证明这个系统效率高，很多场景都能用，更重要的是精确度特别高，不容易出错。最后是证明这个系统能进行基因组外源基因插入，Cas9这个的过程容易脱靶。所以新版基因编辑技术从工作效率到工作准度，都完胜大热门Cas9技术。是的，我们知道Cas9先是修饰细菌、真菌，真核、哺乳动物细胞和个体、人类细胞甚至胚胎修改等这样的工作序列，每个步骤都引起轰动，甚至因为伦理学问题不断引起大家关注。新的韩春雨版基因编辑技术系统一次性把上述工作彻底解决，将成为基因编辑领域的冲击波，2017年会大量出现相关论文，当然这个技术存在的不足也会不断被发现认识然后克服。

韩春雨版基因编辑技术（NgAgo-gDNA）更适合人类基因组编辑，性能超过最时髦的CRISPR-Cas9技术。这一发现会开启基因组工程的新篇章，之前基因组工程研究是基于RNA的CRISPR-Cas9、TALEN等，锌指蛋白也是基于DNA，但没有实现可编码的优势。强势新技术优点主要是这种技术的灵活性、准确性和广泛适应性。Cas9需要19个RNA碱基，在需要编辑的基因组上这19个碱基后面必须紧邻一个特征三碱基序列（PAM序列），这限制了gRNA的设计局限性，新版编辑技术不需要PAM序列，增加了技术灵活性。一般情况下，广谱性往往需要以精准性降低为代价，但是韩春雨版基因编辑技术没有这个问题，不仅具有灵活性，也同样具有精确性。因为NgAgo结合24个碱基gDNA，比Cas9的19个碱基gRNA长5个，理论上其精确性要提高1024倍。韩春雨版系统对向导序列-靶序列错配容忍度很低。gDNA上任何一个碱基的变换都会降低NgAgo的切割效率，如有三个错配则使其完全失活。这在另外一个机制上提高了NgAgo使用的精确性，特别是一些富含GC序列的地方，NgAgo系统比Cas9系统效率更高。NgAgo需要5’端磷酸化的单链DNA （5p-ssDNA），这种DNA在哺乳动物细胞几乎不存在，这保证了NgAgo不会被内源的DNA序列误导，产生错误编辑现象。外源5p-ssDNA转化到细胞，时间浓度可以精确控制。Cas9系统gRNA是内源表达，难以精确地控制。(本段参考网络信息)

后语，这个工作将来一定会引起广泛关注，国家可以重点投入，将初步的胜利扩大应用范围，用于基因编辑，畜农作物基因改良，利用这个技术可进行干细胞转化，人类基因治疗，动物疾病模型制备。一些生物技术公司会利用这个思路建立各种技术服务项目。个人生物技术爱好者会利用这个方法进行各自希望的基因编辑。这个文章或许会影响基因编辑领域诺贝尔化学奖的分配模式，或许韩老师的新技术将成为一匹诺贝尔奖黑马，成为中国生物医学领域的最大黑马，登上世界科学舞台。

阅读Cas9相关文章的时候，多次曾经觉得为什么用RNA作为引导，而不是DNA，但是为什么就没有考虑到可以找到这种系统，将来是否有更理想的编辑系统。因为水平有限，可能存在错误理解，敬请指正。

相关专题：韩春雨事件
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自孙学军科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-41174-975926.html

上一篇：科学家发现氯胺酮治疗抑郁症的分子基础
下一篇：发表压力导致论文质量下降